Идеализированного p – n перехода
Формулы (20), (21) дают избыточную концентрацию инжектированных носителей непосредственно у границ р – n перехода. При удалении от границ в сторону однородного полупроводника эти концентрации экспоненциально убывают вследствие процессов рекомбинации (рис. 7 сплошные линии). На этом рисунке координата х направлена от p к n – области, причем начало координат для n и p – областей выбраны раздельно (0- и 0+), а сам переход исключён из рассмотрения. Зависимости np ( x ) и pn ( x ) при прямом включении перехода получаются из решения уравнения непрерывности и имеют вид:
где npo, pno – равновесные концентрации электронов в р – и дырок в n – области, Ln, Lp – диффузионная длина электронов и дырок, соответственно. В случае обратного включения р – n перехода экстракция приводит к снижению концентрации неосновных носителей на величину, определяемую формулами (23) и (24), только непосредственно у перехода. При удалении от границ перехода эти концентрации также увеличиваются до равновесных npo и pno (рис. 7 штриховые линии). Закон изменения np(x) и pn(x), как это следует из решения уравнения непрерывности, определяется теми же формулами (26) и (27), но Δnp и Δpn в них будут не положительными, а отрицательными в соответствии с формулами (23) и (24). При включении р – n перехода во внешнюю электрическую цепь через него протекает прямой или обратный электрический ток. В области пространственного заряда этот ток складывается из диффузионной и дрейфовой компонент. Рис. 7
В однородных n – и р – областях электрического поля практически нет, там течет только диффузионный ток. Поскольку ток в любом сечении последовательной цепи одинаков, его величину можно рассчитать в любой точке оси x. Удобнее всего это сделать в точке x = 0, поскольку там электрическое поле и дрейфовый ток отсутствуют, а диффузионный ток со стороны n – области ( ) обусловлен градиентом концентрации дырок, а со стороны p – области ( ) градиентом концентрации электронов. Процессами генерации и рекомбинации в ОПЗ будем пренебрегать. Тогда общая плотность тока в точке x = 0 и во всей цепи равна сумме указанных компонентов:
где , – диффузионные дырочные и электронные токи, – коэффициенты диффузии дырок и электронов, соответственно. Подставляя в (28) выражения (26) и (27) с учетом формул (20), (21) и (23), (24), получаем выражение для плотности тока:
где
Величина Js в формулах (29),(30) носит название плотности тока насыщения. Умножив обе части уравнения (29) на площадь S поперечного сечения р – n перехода и обозначив
получим уравнение ВАХ идеализированного р – n перехода
В формулах (29) и (31) знак "+" соответствует прямому включению р – n перехода, а знак "-" обратному включению. Анализ формулы (31) показывает, что прямой ток очень быстро нарастает с ростом напряжения, а обратный ток стремится к постоянной величине (рис. 8). Как следует из (30), ток насыщения Is = Js ∙ S определяется электрофизическими параметрами полупроводника. Величина этого тока очень мала, не превышая десятых долей миллиампера, а часто составляет единицы микроампер.
Рис. 8
Популярное: Почему люди поддаются рекламе?: Только не надо искать ответы в качестве или количестве рекламы... Почему стероиды повышают давление?: Основных причин три... Как построить свою речь (словесное оформление):
При подготовке публичного выступления перед оратором возникает вопрос, как лучше словесно оформить свою... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (335)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |